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技術分享 | 如何更科學地設計錐形流道?

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-04-15
核心提示:壓鑄模流道設計中,錐形流道設計是比較常見的。錐形流道由直澆道,橫澆道,三角區,內澆口,緩沖包組成。
       壓鑄模流道設計中,錐形流道設計是比較常見的。錐形流道由直澆道,橫澆道,三角區,內澆口,緩沖包組成,如圖1所示。

圖片1 

圖1、智鑄超云模擬金屬液在錐形流道里的充填過程

并且,從直澆道開始到內澆口,其截面積是逐漸縮小的,如圖2所示,N1>R1>(R2+R3)>(G1+G2),且N1≈1.25~1.7(G1+G2)。

圖片2 

圖2、期望的金屬液流向

這樣設計的好處有:

1.保證整個澆注系統內金屬液處于充滿狀態,有效降低氣體卷入,使金屬液的流動速度加快,有利于在金屬未凝固前完成充填;

2.設置的緩沖包可用于吸納金屬液的沖擊能量,接納冷、污金屬液;

3.此類形式的澆注系統輕巧,可節省金屬液的消耗量。

接下來就用智鑄超云模擬金屬液在錐形流道里的充填過程,直觀形象地理解橫澆道變截面設計的原因,以及緩沖包吸納功能的直接體現。

從圖1展示的充填過程可以看出,金屬液始終以充滿流道的狀態逐步到達內澆口,不會在橫澆道內形成翻卷,并且最前端的金屬液也流進了緩沖包內,有效避免了冷、污金屬進入型腔。

圖2所示的鑄件結構是典型的錐形流道結構,盡管我們都期望金屬液以圖示的方向進入型腔,但是,經實際生產驗證,壓鑄件總是會在圖中所標識的地方產生困氣,這表明一個現象:錐形流道設計中,金屬液進入型腔的射流是呈一定角度的,而不是直角射入。金屬液的進入方向與重力方向形成的角度也稱作“射流角度”,如圖3所示。

射流的角度由兩個方面的因素決定:

1.沿著流道方向的水平分速度;

2.由于金屬壓力作用產生的垂直分速度。

圖片3 

圖3、射流角度

確切地說,是橫澆道入口處的截面積微信圖片_20210415092926和內澆口面積微信圖片_20210415093024決定了射流角度值的大小。這三者的關系可由式1和圖4表明。

 

微信圖片_20210415092753
△式1

 

本例中的鑄件的澆道系統形狀參數是:

微信圖片_20210415093152
微信圖片_20210415093157

結合圖4:射流角度-橫澆道截面積/內澆口的關系圖,能確定具體的射流角度值為45°。

圖片4 

圖4、射流角度確定

 

由式1表達的關系可以得出,若保持內澆口尺寸不變,當橫澆道入口處的尺寸正向變大時,射流角度就會越大。

 

為了直觀表達這個變化過程,可通過設置不同微信圖片_20210415092926微信圖片_20210415093024與值,設計相對應的鑄件模型,通過壓鑄模擬軟件的計算結果來觀察這個變化過程。

 

模型一:

微信圖片_20210415093420

理論圖示:

圖片5 

智鑄超云模擬圖示:

圖片6 

充型完成時間:0.0110s

 

模型二:

微信圖片_20210415093452

理論圖示:

圖片7 

智鑄超云模擬圖示:

圖片8 

充型完成時間:0.0152s

 

模型三:

微信圖片_20210415093530

理論圖示:

圖片9 

智鑄超云模擬圖示:

圖片10 

充型完成時間:0.0263s

此外,在錐形流道結構設計中,內澆口的有效面積也是需要考慮的,因為射流角度的大小同樣會影響內澆口的有效面積值。射流角度與內澆口有效面積和實際面積之間有如下關系: 

 微信圖片_20210415093623

從以上三個模型對比中可以看出,在同樣的內澆口面積條件下,射流角度大,則有效面積減小,即實際的充填時間會比理論設計的充填時間長,鑄件出現冷紋、流痕的概率就會比預期高。

 
關鍵詞: 壓鑄工藝

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